DE10039743A1 - Dübelanordnung und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dübelanordnung (10) zur Befestigung an dünnen Wänden (14) oder Hohlwänden oder in fest verlegten Bodenplatten, DOLLAR A umfassend eine Hülse (12) zum Einstecken in ein Loch der Wand, z. B. ein Bohrloch, welche Hülse (12) einen mit Abstand geringeren Durchmesser als das Loch aufweist, eine außenseitig die Hülse (12) umgebende flexible Hülle (20), z. B. aus Textilmaterial, Gummimaterial oder Polymerfolie oder ein radial erweiterter Wandbereich (44), eine am proximalen Hülsenende vorgesehene Manschette (16) zur Anlage an der Wand, welche Manschette (16) mit dem vorderen Ende der Hülle (20) verbunden ist; die Hülle (20) ist entweder am distalen Hülsenende befestigt oder um dieses herum geführt; in der Manschette (16) ist wenigstens eine zwischen die Hülse (12) und die Hülle (20) bzw. in den erweiterten Wandbereich (44) öffnende Füllöffnung (26) für einen aushärtenden Werkstoff (34) vorgesehen, wobei die Hülle (20) derart beschaffen ist, dass sie sich bei Befüllung mit dem aushärtenden Werkstoff (34) über den Lochdurchmesser hinaus ausdehnt; die Außenseite der Hülse (12) ist für einen Friktionseingriff mit dem ausgehärteten Werkstoff (34) ausgebildet und/oder die Hülse (12) hat wenigstens eine sich nach außen erstreckende Abstützfläche (18) für den Werkstoff (34).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dübelanordnung zur Be­ festigung von Schrauben oder anderen Halteelementen in Wänden, insbesondere den Holmen eines Kraftfahrzeuges. Sie betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer die Befestigungswand mit einbeziehenden Dübelanordnung.

Insbesondere bei dünnen Blechstärken dieser Holme sind herkömm­ liche Dübel nicht geeignet, um Schrauben oder andere Befesti­ gungselemente in der Wand festzulegen. Speziell für diese dün­ nen Wände wie zum Beispiel Trennwände, Verbundelementwände und dergleichen werden Klappankerdübel angeboten, die eine gute Si­ cherung in der Wand bewirken, deren Installation jedoch ausge­ sprochen aufwendig und zeitraubend ist.

Es ist daher Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Dübelanord­ nung zu schaffen, die schnell zu montieren ist und die eine ho­ he Zugfestigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Dübelanordnung der nebengeordne­ ten Ansprüche 1 und 2 gelöst.

Die Dübelanordnung der Erfindung benötigt ein Loch in der Wand, in das eine Hülse eingesteckt wird. Vorzugsweise ist der Außen­ durchmesser der Hülse so viel kleiner als der Lochduerchmesser, dass ein Abstand zwischen dem Lochrand und der Hülse verbleibt. Die Hülse hat an ihrem vorderen, d. h. proximalen Ende eine Man­ schette oder einen Kopf mit einem Loch koaxial zur Hülsenboh­ rung, welche Manschette/welcher Kopf an der Wand im eingedrück­ ten Zustand anliegt. Nachfolgend wird nur noch von Manschette gesprochen, wobei dies auch einen Kopf umfasst, der z. B. an seinem Außenumfang in Form eines Sechskants geformt ist, um beispielsweise die Hülse beim Eindrehen eines Befestigungsele­ ments drehfest zu halten.

In einer ersten Alternative der Erfindung ist die Hülse mit ei­ ner flexiblen Hülle umgeben, die am distalen Hülsenende entwe­ der festgelegt oder um dieses herumgeführt ist. Des weiteren ist die flexible Hülle vorne an der Manschette bzw. am Hülsen­ kopf festgelegt, z. B. durch Verklemmen oder Verkleben an der Hülse oder Manschette oder einfach durch Festquetschen zwischen der Wand und der Manschette. In der Manschette ist eine Fül­ löffnung vorgesehen, die in den Raum zwischen der Hülse und der flexiblen Hülle mündet. In diese Öffnung kann mit einer Füll­ vorrichtung, z. B. einer Spritze oder Spritztube, ein Ein- oder Mehrkomponentenwerkstoff, insbesondere Kunststoff, Beton oder dergleichen eingespritzt werden, der sich erhärtet. Da die Hül­ le entweder flexibel ausgebildet ist, z. B. aus Kunststoff, Tex­ tilien oder gummiartigen Materialien oder aus einem Fasermate­ rial mit hohen Abscherkräften z. B. Armidfasern besteht, dehnt sich die Hülle bei der Füllung mit dem Werkstoff aus und hin­ tergreift dabei das Bohrloch. Das aushärtende Material geht ei­ ne innige Verbindung mit der Hülse ein, da die Hülse an ihrem Außenumfang mit Aufrauhungen oder Hintergreifungen versehen ist, um einen innigen Friktionskontakt mit dem aushärtenden Ma­ terial sicherzustellen und/oder nach außen z. B. radial erstrec­ kende Anlageflächen sind vorgesehen, die in den aushärtenden Werkstoff eingreifen oder diesen hintergreifen. Eine derartige nach außen weisende Abstützfläche kann z. B. in einer radialen Abkragung am rückwärtigen, d. h. distalen Ende der Hülse vorge­ sehen sein. Nach dem Aushärten des Werkstoffes ist dieser auf­ grund der Abstützflächen und/oder der Friktion an der Hülse der aushärtende Werkstoff fest mit der Hülse verbunden bzw. an die­ ser abgestützt. Andererseits tritt der Werkstoff aufgrund der Ausdehnung der Hülle beim Einfüllen des Werkstoffes über den Lochdurchmesser, wodurch die Wand hintergriffen wird. Die ge­ samte Dübelanordnung ist somit sicher gegen Zug in der Wand verankert. Die Manschette bzw. der Kopf der Hülse hat vorzugs­ weise eine Drehsicherung wie z. B. einen Schlitz oder einen Au­ ßensechskant im Umfangsbereich, wodurch die Hülse beim Ein­ schrauben einer Schraube oder eines anderen Befestigungsele­ ments gegen Verdrehen gesichert werden kann.

Die Dübelanordnung kann ausgesprochen schnell installiert wer­ den. Es muss lediglich das Loch gebohrt und die einbaufertig präparierte Hülse mit der Hülle in das Loch eingedrückt werden. 3 Abstandsflügel zentrieren den Dübel im Bohrloch, Laschen ver­ hindern das Herausfallen. Anschließend wird das Füllwerkzeug auf den Hülsenkopf aufgesetzt und die Füllmasse eingespritzt, womit die Hülse bereits fertig montiert ist. Nach der Aushärte­ zeit des auszuhärtenden Werkstoffes kann im Innendurchmesser der Hülse eine Schraube oder ein anderes Befestigungselement befestigt werden. Hierfür sind vorzugsweise am Innendurchmesser der Hülse ein Innengewinde und/oder eine Bajonettverschluß­ anordnung oder dergleichen vorgesehen.

Selbstverständlich kann die Einfüllöffnung auch im Hülsenbe­ reich vorgesehen sein, im welchen Fall die Füllvorrichtung et­ was in die Hülse eingeführt werden könnte. Der Lochdurchmesser kann in diesem Fall mit dem Außendurchmesser der Hülse (mit Spiel) übereinstimmen.

Während diese erste Alternative der Erfindung eine flexible dehnbare Hülle benötigt, bildet bei der zweiten Alternative dieser Erfindung das Bohrloch selbst einen Teil der Anordnung. Das Bohrloch ist nämlich in einem von der Vorderseite der Wand beanstandeten axialen Bereich erweitert und die aushärtende Masse wird durch eine Füllöffnung in der Manschette bzw. im Kopf der Hülse in das Bohrloch zwischen den Außenumfang der Hülse und die Bohrlochwand gespritzt. Hierbei dringt der Werk­ stoff in den erweiterten Bereich des Bohrloches, der ja von der Vorderseite der Wand beabstandet ist. Durch die oben genannte Friktionsausbildung am Außenumfang der Hülse oder nach innen und/oder außen abstehende Hintergreifungs/Abstützflächen geht der aushärtende Werkstoff wiederum einen innigen Kontakt mit der Hülse ein, wobei aufgrund der radialen Verdickung des aus­ härtenden Werkstoffes im aufgeweiteten Bohrlochbereich das durchmessergeringere proximale Bohrlochende hintergriffen wird. Auch bei dieser Anordnung erfolgt somit ein inniger Kontakt zwischen Hülse und Wand, wobei der ausgehärtete Werkstoff die Hülse gegen die Wand festlegt und abstützt. Diese Alternative eignet sich insbesondere für dickere Leichtbauwände mit einer Stärke < 10 mm oder Mehrschichtverbundwände.

Vorzugsweise ist am distalen Ende der Hülse eine radial nach außenweisende ringförmige Lippe ausgebildet, die zum einen den Einspritzbereich für den Werkstoff nach hinten begrenzt und da­ mit den Eintritt des Werkstoffs in den Innenraum der Hülse ver­ hindert und zum anderen eine Abstützfläche zum Festlegen der Hülse bietet.

In dieser zweiten Alternative der Erfindung ohne Verwendung ei­ ner Hülle muss nicht einmal unbedingt ein Kopf oder eine Man­ schette an dem proximalen Hülsenende vorgesehen sein, weil der Werkstoff die Hülse im erweiterten Bohrlochabschnitt sowohl ge­ gen Zug als auch gegen Druck sichert. In diesem Fall muss die Verbindung Werkstoff /Hülse durch Friktion oder Abstütz- /Hintergreifungsflächen beide Belastungsrichtungen berücksich­ tigen.

Vorzugsweise erstrecken sich bei beiden Alternativen hinter dem Hülsenkopf bzw. der Manschette axial verlaufende Rippen, die dafür sorgen, dass die Hülse im durchmessergrößeren Bohrloch zentriert wird. Zwischen diesen Rippen sind dann die Füllöff­ nungen für den aushärtenden Werkstoff angeordnet. Somit sorgen die Rippen auch dafür, dass die Füllöffnung in der Manschette nicht durch eine azentrische Positionierung der Hülse im Bohrloch blockiert wird. Die Rippen erstrecken sich im Wesentlichen radial als auch axial zur Hülse und sind vorzugsweise im Über­ gangsbereich von der axialen zur radialen Kante abgeschrägt oder abgerundet, um eine zentrische Führung der Hülse beim Ein­ setzen in das Loch zu bewirken, was das Montieren der Hülse abermals erleichtert. Laschen verhaken sich mit dem Dübelloch an der Unterseite und verhindern ein Herausfallen vor der Füllmaterialeinspritzung.

Als aushärtender Werkstoff wird vorzugsweise ein Ein- oder Mehrkomponentenkunststoff verwendet, der auch faserverstärkt sein kann. Schnell aushärtende Polymere werden hierbei bevor­ zugt.

Vorzugsweise wird ein Mehrkomponentenkunststoff verwendet, der in der Einspritzvorrichtung vor dem Einführen zusammengeführt und vermengt wird, was z. B. mit einer Mehrkammerspritze möglich ist.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der sche­ matischen Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführung einer Dübelanordnung zum Einsatz in dünnere Wände,

Fig. 2 eine zu Fig. 1 identische Ansicht einer fertig mon­ tierten Dübelanordnung,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Dübelanordnung zum Ein­ bau in dickere Wände,

Fig. 4 einen Längsschnitt gemäß Fig. 3 in fertig montiertem Zustand und

Fig. 5 eine Aufsicht auf die Dübelanordnung der Fig. 1 und 3 von vorne.

Die in Fig. 1 gezeigte Dübelanordnung 10 umfasst eine zylin­ drische Hülse 12 zum Einstecken in ein Bohrloch einer dünneren Wand 14 z. B. in einem Kraftfahrzeug bzw. einer anderen Montage- oder Trennwand. Die Hülse 12 hat an ihrem vorderen Ende eine radial nach außen abstehende Manschette 16, die den Kopf der Hülsenanordnung bildet. An ihrem distalen Ende hat die Hülse 12 eine radial nach außen abstehende Lippe 18, an der eine Hülle 20 aus flexiblem Material, insbesondere Kunststoff, gummiarti­ gem Material oder Textilien befestigt ist, die sich nach vorne zum Kopf 16 der Anordnung erstreckt und entweder dort festge­ legt oder zwischen der Wand 14 und dem Kopf 16 eingeklemmt ist. Zwischen dem Außenumfang der zylindrischen Hülse 12 und der diese umgebenden Hülle 20 ist ein Zwischenraum 22 gebildet, der in später noch zu beschreibender Weise mit einem auszuhärtenden Werkstoff gefüllt wird. Hinter dem Kopf 16 sind in einem Winkel von 120° versetzt (Fig. 5) drei abgerundete Führungsrippen 24 in den zylindrischen Raum 22 zwischen der Hülse 12 und der Hülle 20 vorgesehen. Diese Rippen 24 zentrieren die Hülse 12 in dem Bohrloch. In dem Kopf sind ebenfalls drei um 120° versetzte Ein­ füllöffnungen 26 angeordnet, die in den Zwischenraum 22 zwi­ schen der Hülse 12 und der Hülle 20 münden. Selbstverständlich können auch eine, zwei oder vier Füllöffnungen oder jede andere Zahl von Öffnungen 26 in der Manschette 16 bzw. dem Kopf 16 (und/oder in der Hülse) vorgesehen sein.

Im Innenraum 28 der Hülse 12 ist ein Innengewinde 30 vorgese­ hen, das zum Einschrauben von Befestigungselementen oder Schrauben dient. Der Außenumfang 32 der Manschette 16 bzw. des Kopfes ist als Außensechskant ausgebildet, wie es in Fig. 5 verdeutlicht ist.

Fig. 2 zeigt die Dübelanordnung im fertig montierten Zustand. Über die Füllöffnung 26 wird unter Druck ein Ein- oder Mehrkom­ ponentenwerkstoff eingespritzt, der möglichst schnell aushär­ tet. Dieser eingespritzte Werkstoff 34 drückt die Hülle 20 nach außen über den Außenumfang des Bohrloches hinaus, so dass er in dem Bereich 36 hinter der Wand 14 anliegt. Am distalen Ende der Hülse 12 liegt er an der durch die radial nach außen stehende Lippe 18 gebildete Abstützfläche an, so dass der ausgehärtete Werkstoff 34 die Hülse 12 zwischen Wand 14 und radialer Lippe 18 abstützt und damit sicher gegen Zug festlegt.

Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass der Dübel nach Bohren des Loches innerhalb von Sekunden montiert werden kann. Es muss lediglich die Einspritzvorrichtung für das aushärtende Material an die Füllöffnungen 26 gesetzt und der Werkstoff ein­ gespritzt werden. Bei einem Mehrkomponentenwerkstoff wird vor­ zugsweise der Einspritzvorgang mit einem Mischvorgang verbun­ den.

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform, die weitgehend iden­ tisch zur Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 ist. Identi­ sche Teile sind daher mit identischen Bezugszeichen versehen.

Die Dübelanordnung 40 umfasst ebenfalls eine Hülse 12 mit einem proximalen Kopf 16, der Führungsrippen 24 und Füllöffnungen 26 für einen auszuhärtenden Werkstoff aufweist. Die Dübelanordnung 40 dient zur Befestigung in einer Wand 42 größerer Tiefe. Die Wand 42 bildet hierbei einen Bestandteil der Anordnung, da bei dieser Anordnung ein Bohrloch mit einem radial erweiterten axialen Abschnitt 44 erzeugt werden muss. Dies bedeutet, dass wenigstens ein axialer Bereich des Bohrlochs einen größeren Durchmesser haben muss als am proximalen Bohrlochende im Be­ reich der Oberfläche 46 der Wand 42. Ein derartiges erweitertes Loch lässt sich z. B. durch einen Taumelbohrer herstellen. Die Hülse liegt an ihrem distalen Ende mit der radialen nach außen abstehenden Lippe 18 an der Wand des Bohrloches an, während das Bohrloch nach vorne durch die Anlage des Kopfes 16 der Hülse 12 an die Wandoberfläche 46 abgedichtet wird. Nun wird der aushär­ tende Werkstoff 34 über die Füllöffnung 26 in den erweiterten axialen Zwischenraum 44 zwischen der Außenwand der Hülse 12 und der umgebenden Wand 42 eingespritzt. Der Werkstoff 34 erstreckt sich dabei bis zur hinteren radialen Lippe 18 und nach vorne bis zur Rückseite des Kopfes 16. Nach Erhärten des Werkstoffes 36 (Fig. 4) liegt somit die Hülse gegen Zug gesichert in der Wand fest. Durch das an der Innenseite der Hülse angeordnete Innengewinde 30 können Schrauben oder andere Befestigungsele­ mente an der Wand festgelegt werden. Auch hier lässt sich die Dübelanordnung nach Erzeugen des Bohrloches mit dem erweiterten axialen Abschnitt in Sekundenschnelle montieren.

Die Erfindung schafft somit eine sehr leicht zu handhabende und sehr schnell zu montierende Anordnung zur Befestigung von Befe­ stigungselementen oder Schrauben an einer Wand.

Der Kopf oder die Manschette können bei der Alternative mit dem erweiterten Bohrloch entfallen, da die Hülse in diesem Fall durch den erweiterten Bohrlochabschnitt in Druck- als auch in Zugrichtung festgelegt werden kann. Die Füllöffnungen können in dem Kopf als auch alternativ oder zusätzlich in der Hülse vor­ gesehen sein. Die Festlegung der Hülse im aushärtenden Materail können durch radial abstehende Flächen als auch durch in das Hülsenmaterial hineinragende Vertiefungen bzw. Aufrauhungen er­ folgen.

Claims (8)

1. Dübelanordnung (10) zur Befestigung an dünnen Wänden (14) oder Hohlwänden bzw. in eine Bodenplatte, umfassend eine Hülse (12) zum Einstecken in ein Loch der Wand, Bodenplatte z. B. Bohrloch, eine außenseitig die Hülse (12) umgebende flexible Hülle (20), z. B. aus Textilmaterial, Gummimaterial oder Polymerfolie, eine am proximalen Hülsenende vorgesehene Manschette (16) zur Anlage an der Wand, welche Manschette (16) mit dem vorderen Ende der Hülle (20) verbunden oder verbindbar ist; die Hülle (20) ist entweder am distalen Hülsenende befestigt oder um dieses herum geführt; in der Manschette (16) und/oder Hülse (12) ist wenig­ stens eine zwischen die Hülse (12) und die Hülle (20) öffnende Füllöffnung (26) für einen aushärtenden Werkstoff (34) vorgese­ hen, wobei die Hülle (20) derart beschaffen ist, dass sie sich bei Befüllung mit dem aushärtenden Werkstoff (34) über den Lochdurchmesser hinaus ausdehnt; die Außenseite der Hülse (12) ist für einen Friktionseingriff mit dem ausgehärteten Werkstoff (34) ausgebildet und/oder die Hülse (12) hat wenigstens eine sich nach innen/außen erstreckende Abstützfläche (18) für den Werkstoff (34).

2. Dübelanordnung zur Befestigung an dickeren Wänden aus einem Leichtbaumaterial bzw. in einer Bodenplatte aus üblichen Werk­ stoffen (Multiplex) oder neuen Werkstoffen wie z. B. Flachs oder PU Recycle, umfassend
eine Hülse (12) zum Einstecken in ein Loch der Wand, z. B. Bohrloch,
ein Bohrloch mit wenigstens einem die Hülse (12) umgebenden erweiterten Abschnitt, der vom Außenumfang der Hülse beabstandet ist und einen größeren Durchmesser aufweist als am proxima­ len Bohrlochende;
optional eine am proximalen Hülsenende angeordnete Manschette (16) zur Anlage an der Wand,
wobei die Manschette (16) im radialen Bereich außerhalb der Hülse (12) und/oder die Hülse (12) wenigstens eine Füllöffnung (26) für einen aushärtenden Werkstoff (34) aufweist, und die Außenseite der Hülse (12) für einen Friktionseingriff mit dem ausgehärteten Werkstoff (34) ausgebildet ist und/oder die Hülse (12) wenigstens eine sich nach innen/außen erstreckende Ab­ stützfläche (18) aufweist.

3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Abstützfläche auf einer am distalen Hülsenende vor­ gesehenen radial nach außen ragende Lippe (18) ausgebildet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, bei der die Lippe (18) im wesentlichen dicht gegen das Bohrloch anliegt.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Manschette (16) an ihrer Rückseite sich axial nach hinten und von dem Hülsenmantel radial nach außen erstreckende Rippen (24) aufweist, deren äußere Kanten im montierten zustadn der Hülse im wesentlichen an der Lochwandung anliegen.

6. Anordnung nach Anspruch 5, bei der die Rippen (24) im Übergangsbereich zwischen radialer und axialer Kante abgerundet oder abgeschrägt sind.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Hülse (12) ein Innengewinde (30) zum Eindre­ hen/Festlegen einer Schraube aufweist.

8. Verfahren zum Herstellen einer Dübelanordnung nach Anspruch 2 mit folgenden Verfahrensschritten:

• - Bohren eines Lochs in die Leichtbauwand
• - Erweitern des Bohrlochs mit einem Taumelbohrer zur Erzielung eines durchmessererweiterten axialen Bohrlochabschnitts (44), der vom proximalen Lochende beabstandet ist,
• - Einstecken der Hülse (12) in das Bohrloch,
• - Einspritzen des zu verfestigenden Werkstoffs (34) durch we­ nigstens eine in einem proximalen Hülsenkopf (16) und/oder in der Hülse (12) vorgesehene Einfüllöffnung (26) in den durchmes­ sererweiterten Bohrlochabschnitt (44) zwischen Hülse (12) und Bohrloch,
• - Aushärten lassen des Werkstoffs (34), wobei der erhärtende Werkstoff die Hülse (12) im Bereich eines radialen Vorsprungs (18) gegen Zug abstützt und/oder die Mantelfläche der Hülse (12) durch Friktion sichert.